2763.Эксплуатация и обслуживание объектов добычи нефти и газа

рость передвижения диаграммной ленты. Все рабочие приборы поверяют в лаборатории не реже одного раза в два года. Кроме того, приборы поверяются на месте установки: наиболее ответственные- один раз в смену или сутки, все другие – от одного раза в неделю до одного раза в тримесяца. Поверка на местечасто сводится к определению погрешности показаний прибора на рабочей точке шкалыиправильностивозвратастрелкикнулевойточке.

6.1.1.Приборы для измерения давления

Вгруппу приборов, измеряющих избыточное давление

входят:

манометры – приборы с измерением от 0,06 до 1000 МПа (измеряют избыточное давление – положительную разность между абсолютным и барометрическим давлением);

вакуумметры – приборы измеряющие разряжения (давления ниже атмосферного) (до минус 100 кПа);

мановакуумметры – манометры измеряющие как избыточное (от 60 до 240000 кПа), так и вакуумметрическое (до минус 100 кПа) давление;

напоромеры-манометры малых избыточных давлений до 40 кПа;

тягомеры-вакуумметры с пределом до минус 40 кПа; тягонапоромеры-мановакуумметры с крайними преде-

лами, не превышающими ±20 кПа.

Большинство отечественных и импортных манометров изготавливаются в соответствии с общепринятыми стандартами,

всвязи с этим манометры различных марок заменяют друг друга. При выборе манометра нужно знать: предел измерения, диаметр корпуса, класс точности прибора. Также важны расположение и резьба штуцера. Эти данные одинаковы для всех выпускаемых в нашей стране и Европе приборов.

Также существуют манометры, измеряющие абсолютное давление, т.е. сумму избыточного и атмосферного давления.

Прибор, измеряющий атмосферное давление, называется

барометром.

181

Манометры технические

Манометр технический (показывающий) – манометр, преобразующий деформацию чувствительного элемента (трубки Бурдона) впоказанияманометра. Техническийманометриспользуется

Манометр может точно работать в условиях водяных паров, насыщенных солями, содержащимися в морском тумане, с примесью паров масел, в условиях вибрации и наклонов. Измеряемыми техническим манометром средами могут быть: морская и пресная вода, пар, паровоздушная смесь, технический воздух, масло, хладон марок 12, 22, 142 (символическое обозначение

182

R12, R22, R142), керосин, флотский мазут, соляр, дизельное топливо, бензин, гелий, азот.

Манометр технический конструктивно состоит из цилиндрического корпуса со шкалой, закрытой защитным стеклом, и штуцера для присоединения к месту отбора давления. В середине корпуса находится чувствительный элемент в виде трубчатой пружины (трубки Бурдона). Принцип действия технического манометра основан на деформации трубчатой пружины под действием давления. Подвижный конец трубчатой пружины запаян и соединен с осью, на которой жестко закреплена показывающая стрелка. Для устранения люфта ось соединена со спиралью – пружиной. Под действием избыточного давления трубка выпрямляется, а под действием вакуумметрического давления сжимается, что приводит к вращению секторного устройства. Через зубчатое зацепление этот поворот передается оси с показывающей стрелкой, которая перемещается по шкале прибора.

Электроконтактные манометры

Электроконтактные (сигнализирующие) манометрические приборы предназначены для измерения технического давления

ство, замыкание и размыкание контактов электрической цепи которого осуществляется за счет преобразования энергии из одной в другую.

183

Указатель сигнализирующего устройства – элемент сигнализирующего устройства, положение которого относительно меток шкалы определяет отклонение контролируемого параметра от нормы.

Срабатывание сигнализирующего устройства – действие, заключающееся в замыкании и размыкании электрической цепи.

Уставка – задаваемое значение контролируемого параметра, при котором происходит срабатывание сигнализирующего устройства.

Диапазон уставок – зона контролируемого параметра, в пределах которого можно провести уставку.

Замыкающий (размыкающий) контакт – коммутируемый контакт, замыкающий (размыкающий) электрическую цепь при достижении параметра уставки.

Типовая схема функционирования электроконтактного манометра представлена на рис. 6.3. При росте давления и достижении им определенного значения указательная стрелка 1 с электрическим контактом входит в зону 4 и замыкает с помощью базового контакта 2 электрическую цепь прибора. Замыкание цепи, в свою очередь, приводит к вводу в работу объекта воздействия 6 (рис. 6.3, а).

В схеме размыкания (рис. 6.3, б) при отсутствии давления электрические контакты указательной стрелки 1 и базового контакта 2 замкнуты. Под напряжением Uв находятся электрическая цепь прибора и объект воздействия. При повышении давления и прохождении стрелкой зоны замкнутых контактов происходит разрыв электрической цепи прибора и соответственно прерывается электрический сигнал, направляемый на объект воздействия.

Наиболее часто в производственных условиях применяются манометры с двухконтактными электрическими схемами: одна используется для звуковой или световой индикации, а вторая – для организации функционирования систем различных типов управления. Так, схема размыкание–замыкание (рис. 6.3, д) позволяет по одному каналу при достижении определенного давления разомкнуть одну электрическую цепь и получить сигнал

184

воздействия на объект 7, а по второму – с помощью базового контакта 3 замкнуть находящуюся в разомкнутом состоянии вторую электрическую цепь.

Рис. 6.3. Принципиальные электрические схемы электроконтактных манометров: а – одноконтактная на замыкание (согласно ГОСТ 2405–88 – Исполнение I); б – одноконтактная на размыкание (Исполнение II); в – двухконтактная на размыкание–размыкание (Исполнение III); г – двухконтактная на замыкание–замыкание (Исполнение IV); д – двухконтактная на размыкание–замыкание (Исполнение V); е – двухконтактная на замы- кание–размыкание (Исполнение VI); 1 – указательная стрелка; 2 и 3 – электрические базовые контакты; 4 и 5 – зоны замкнутых и разомкнутых

контактов соответственно; 6 и 7 – объекты воздействия

Схема замыкание–размыкание (рис. 6.3, е) позволяет при увеличениидавленияодну цепьзамкнуть, авторую– разомкнуть.

Двухконтактные схемы на замыкание–замыкание (рис. 6.3, г) и размыкание–размыкание (рис. 6.3, в) обеспечивают при повышении давления и достижении одних и тех же или различных его значений замыкание обеих электрических цепей или соответственно их размыкание.

Манометрические термометры

Манометрические термометры предназначаются для измерения температуры жидких и газообразных сред в стационарных условиях в интервале от –150 до 600 °С.

185

Принцип действия манометрических термометров основан на зависимости давления заполнителя термосистемы от температуры измеряемой среды. В зависимости от применяемого заполнителя термосистемы манометрические термометры делятся на газовые, жидкостные и конденсационные. Замкнутая система манометрического термометра, показанная на рис. 6.4, а, состоит из термобаллона 2, соединительного капилляра 1 и манометрической пружины 6. Изменение температуры контролируемой среды воспринимается заполнителем термосистемы через термобаллон 2 и преобразуется в изменение давления, под действием которого манометрическая трубчатая пружина 6 с помощью тяги 8, сектора 3 и трубки 7 перемещает стрелку 4 относительно шкалы 5. Это перемещение через соответствующие устройства передается на сигнальное устройство; у термометров с пневматическим выходным сигналом – на пневматический преобразователь; у термометров с электрическим выходным сигналом – на механоэлектрический преобразователь.

Рис. 6.4. Схема манометрического термометра

В термометрах с сигнальным устройством (рис. 6.4, б) изменение измеряемой температуры воспринимается термобаллоном 1 и передается на манометрическую пружину 2, которая, несколько распрямляясь, через сектор 3 и трубку 4 приводит в движение стрелку 5 относительно шкалы 7. Вместе с показывающей стрелкой перемещается ведущий поводок 11 с двумя подвижными поводками 9 и 10.

186

В качестве датчиков электрического сигнала используют два неподвижных предельных контакта. Один из них 6 выдает сигнал минимального, а другой 13 – максимального значения температуры контролируемой среды. Связь показывающей стрелки и подвижных контактов осуществляется через спиральные волоски. Установка пределов сигнализации осуществляется с помощью указателей пределов сигнализации 8, 12. Когда температура достигает значения, заданного с помощью сигнальных стрелок, соответствующая контактная пара замыкается и выдается электрический сигнал. Внешнюю электрическую цепь подключают к термометру с помощью клеммной колодки 14. В термометрах с пневматически выходным сигналом (рис. 6.5) изменение измеряемой температуры воспринимается манометрической пружиной 10, которая, несколько распрямляясь, приводит в движение стрелку 9 через трибо-секторный механизм 14. Одновременно это изменение с помощью рычажного механизма 3 передается на свободный конец пружины механизма обратной связи 7, на котором укреплена заслонка 6.

Рис. 6.5. Схематермометра спневматическимвыходным сигналом: 1 – термобаллон; 2 – капилляр; 3 – рычажной механизм; 4, 18 – манометры; 5 – сопло; 6 – заслонка; 7 – пружина обратной связи; 8 – циферблат; 9 – стрелка; 10 – пружина манометрическая; 11 – пружина; 12 – пневмореле; 13 – термобиметалл; 14 – трибо-секторныймеханизм; 15, 16 – тяги; 17, 19 – поводки

187

Изменение зазора между соплом 5 и заслонкой 6 вызывает изменение давления питания воздуха в линии сопла, которое с помощью усилительного пневмореле 12 изменяет давление выходного сигнала прибора и в механизме обратной связи. Под действием изменения давления манометрическая пружина 7 механизма обратной связи осуществляет соответствующий поворот, воздействие которого на заслонку 6 обеспечивает пропорциональность выходного давления ходу заслонки.

Таким образом, величина зазора между соплом и заслонкой и, следовательно, выходное давление прибора являются мерой измеряемой температуры. Питание пневмодатчика осуществляется воздухом, очищенным воздушным фильтром под давлением, сниженным редуктором до (140 ± 14) кПа. Входное давление питания контролируетсяманометром4, авыходноедавление– манометром18.

Достоинством манометрических термометров являются:

возможность дистанционного измерения температуры без использования дополнительной энергии;

сравнительная простота конструкции;

возможность автоматической записи показаний;

взрывобезопасность;

нечувствительность к внешним магнитным полям.

К недостаткам относятся:

относительно невысокая точность измерения;

трудность ремонта при разгерметизации измерительной системы;

низкая механическая прочность капилляра;

небольшоерасстояниедистанционнойпередачипоказаний;

значительная инерционность.

Вакуумметры

Вакуумметр – вакуумный манометр, прибор для измерения давления разреженных газов (рис. 6.6).

По принципу действия вакуумметры можно подразделить на следующие типы:

188

классические – являются обычными манометрами (жидкостными либо анероидами) для измерения малых давлений. В жидкостных вакуумметрах в измерительном колене применяется масло с известной плотностью и по возможности малым давлением пара, чтобы не нарушать вакуум. Обычно жидкостные манометры изолируют от остальной вакуумной системы при помощи азотных ловушек – специальных устройств,

наполняемых жидким азотом и служащих для вымораживания паров рабочего вещества манометра. Область измеряемых давлений от 10 до 100000 Па;

ёмкостные – основаны на изменении ёмкости конденсатора при изменении расстояния между обкладками. Одна из обкладок конденсатора выполняется в виде гибкой мембраны. При изменении давления мембрана изгибается и меняет ёмкость конденсатора, которую можно измерить. После градуировки возможно использовать прибор для измерения давлений. Область измеряемых давлений от 1 до 1000 Па;

терморезисторные – работают в мостовой схеме, стремящейся поддерживать постоянное сопротивление терморезистора, открытого измеряемому давлению. Чем выше давление газа, тем большую мощность нужно подводить к терморезистору для поддержания неизменной температуры. Соответственно, между давлением и напряжением на датчике (током через него) имеется однозначная зависимость. Если терморезистором является платиновая нить, то такой датчик называется манометром Пирани. Примером могут служить отечественные датчики

ПМТ-6-3. Терморезисторные манометры применяются для измерения давлений от 10–3 до 760;

термопарные – принцип их действия основан на охлаждении за счёт теплопроводности. Термопара находится в кон-

189

такте с нагреваемым проводом. Чем лучше вакуум, тем меньше теплопроводность газа и, следовательно, выше температура проводника (теплопроводность разрежённого газа прямо пропорциональна его давлению).

ионизационные – принцип их действия основан на ионизации газа. По сути, представляют собой вакуумный диод, на анод которого подано положительное, а на дополнительный электрод, называемый коллектором, большое отрицательное напряжение. При понижении давления газа уменьшается число атомов, способных подвергнуться ионизации и, соответственно, ионизационный ток (ток коллектора), текущий между электродами при данном напряжении;

альфатрон – разновидность ионизационного вакуумметра. Отличается от последнего тем, что для ионизации используются не электроны, а альфа-частицы, испускаемые источником (порядка 0,1–1 мКюри) на радии или плутонии.

Термопарный и ионизационный вакууметры широко применяются в промышленности и экспериментах, так как являются массовыми, хорошо повторяемыми приборами. Практически все выполняются в виде электронных ламп со стеклянным отростком, соединяющимся с исследуемым объёмом с помощью шланга или припаивания.

Дифманометр

Дифманометр, дифференциальный манометр, прибор для измерения разности (перепада) давлений, применяется также для измерения уровней жидкостей и расхода жидкости, пара или газа по методу перепада давлений (рис. 6.7).

По принципу действия различают: жидкостные, в которых измеряемые давление или разряжение уравновешивается столбом жидкости, и механические, в которых давление уравновешивается силами упругости различных чувствительных элементов – мембраны, пружины, сильфона.

190